Auch bei einer Azoospermie, d.h. wenn in dem Ejakulat des Mannes keine Spermien vorhanden sind,  bedeutet das heutzutage nicht unbedingt den endgültigen Verzicht auf ein eigenes Kind. Bei ungewollt kinderlosen Paaren ist der Befund einer Azoospermie (Fehlen von reifen wie auch unreifen Samenzellen) keine Seltenheit.
Falls nur einzelne oder keine Samenzellen im Ejakulat zu finden sind, zum Beispiel bei Samenleiterverschlüssen oder nach Tumoroperationen, lassen sich trotzdem oft noch befruchtungsfähige Spermien im Nebenhoden oder Hoden nachweisen. Bei einem ambulant durchgeführten operativen Eingriff kann der Urologe Samenfäden entnehmen. Dabei sind zwei verschiedene Verfahren möglich:

MESA
(= Mikrochirurgische epididymale Spermieaspiration)
Bei einem Verschluss der ableitenden Samenwege, die in einem vollständigen Fehlen von Samenfäden im Ejakulat führt, müssen die Spermien direkt aus dem Nebenhoden entnommen werden. Unter einer örtlichen Betäubung wird der Samenleiter freigelegt und mit einer feinen Kanüle unter dem Mikroskop die darin enthaltenen Spermien entnommen. Da die Menge der so gewonnen Spermien gering ist, wird meist eine ICSI-Therapie notwendig, um eine Befruchtung der Eizellen zu gewährleisten.

TESE
(= Testikuläre Spermienextraktion)
Diese Methode wird angewendet, wenn auch im Nebenhoden, also den Samenwegen außerhalb des eigentlichen Hodens, keine Spermien gefunden werden. Es wird dabei Gewebe aus dem Hoden (Hodenbiopsie) entnommen und mit bestimmten Substanzen behandelt, so dass man die Spermien isolieren kann, die sich im Hodengewebe befinden. Meist sind diese Samenfäden unreif, jedoch mit einer ICSI-Behandlung kommt es auch mit diesen Spermien zu einer Befruchtung. Die Gewebsproben werden meist an mehreren Stellen des Hodens entnommen und zur weiteren Verwendung eingefroren. Erst wenn sich herausstellte, dass genügend Spermien gefunden werden konnten für eine Behandlung, wird bei der Frau die hormonelle Stimulation für die Reagenzglasbefruchtung durchgeführt, um zu vermeiden, dass die Behandlung der Frau vergebens erfolgt, wenn keine Samenfäden nachweisbar sind.